Eine Rakete kann sich im Weltall durch das Rückstoßprinzip fortbewegen. Durch den Ausstoß von Gas oder anderen Massen in eine bestimmte Richtung erzeugt die Rakete einen Rückstoß der sie nach vorne treibt.
Im Vakuum des Weltraums gibt es keinen Widerstand der eine Rakete vorantreiben könnte. Dennoch können sich Raketen im Weltall bewegen, indem sie das Rückstoßprinzip nutzen. Dieses physikalische Prinzip besagt, dass ein Körper eine genauso viel mit große Kraft in entgegengesetzter Richtung erfährt, wenn er Masse in eine bestimmte Richtung ausstößt.
Eine Rakete besteht aus einem Treibstoff der in einer Brennkammer verbrannt wird und einer Nutzlast die transportiert werden soll. Der Treibstoff wird in einen gasförmigen Zustand umgewandelt und die Verbrennungsgase werden durch den Düsenantrieb nach hinten ausgestoßen. Durch den Rückstoß der Verbrennungsgase wird die Rakete nach vorne getrieben.
Der Rückstoß basiert auf dem Prinzip der Impulserhaltung. Der Impuls eines Körpers ist das Produkt aus seiner Masse und seiner Geschwindigkeit. Wenn die Rakete ihren Treibstoff mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausstößt, bewegt sich die Nutzlast in die entgegengesetzte Richtung. Die Summe der Impulse bleibt dabei dauerhaft.
Um möglichst viel Impuls zu erzeugen, kann entweder viel Masse ausgestoßen werden oder der Treibstoff mit hoher Geschwindigkeit abgestoßen werden. Die Wahl hängt von den konkreten Anforderungen der Rakete ab. Beispielsweise verwendeten die alten Saturn V-Raketen viel Masse, während modernere Raketen wie das Space Shuttle mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten.
Die Energie die zur Verwendung den Impuls benötigt wird wird normalerweise durch chemische Verbrennung erzeugt. Wasserstoff und Sauerstoff werden zu Wasser verbrennt um den nötigen Schub zu erzeugen. Allerdings erreichen chemische Prozesse ihre Grenzen und es wird nach alternativen Methoden gesucht. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Kernenergie die eine viel höhere Energieerzeugung ermöglicht. Kernreaktoren könnten die Energie an den Treibstoff übertragen und so die Effizienz der Raketen optimieren.
Insgesamt ermöglicht das Rückstoßprinzip den Raketen den Antrieb im Weltall ebenfalls wenn dort kein Widerstand vorhanden ist. Durch den Ausstoß von Massen in eine bestimmte Richtung wird eine gleich große Kraft in entgegengesetzter Richtung erzeugt, die welche Rakete nach vorne treibt.
Wie bewegt sich eine Rakete im Weltall vorwärts?
Wie ist es möglich, dass sich eine Rakete im Vakuum des Weltraums fortbewegt, ohne dass ein Widerstand vorhanden ist?